4 フルスケールのブレークダウン

ADC に対する高速マッチング ネットワークを設計する際に生じるトレードオフの事例を以下に示します。バランやフロントエンド回路は、信号に損失やノイズを加えることがあるため、設計の際には入力信号の扱い方のバランスをよく考えて、フルスケールの設定を最適にすることが大切です。入力ドライブとは、インターフェースネットワーク（この場合はパッシブバランネットワーク）の手前で、コンバータをフルスケール範囲で動作させるために必要な信号レベル（dBm単位）を指します。

この例では、ADCがテキサス インスツルメンツのRFサンプリング12ビットADC12DJ5200RFで、バランがMarki® Microwave社のBAL-0009SMGです。フロントエンドの抵抗性ネットワークでは、バランの差動出力をADCの差動入力に接続します。図 4-1 を参照してください。

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ADC12DJ5200RF には、デフォルトで内部に100Ω (Radc) 差動負荷による 800mVpp (Vfs) のアナログ入力フルスケールレンジがあり、これはdBm で計算されます。

入力ネットワークは差動であるため、ネットワークで数値を算出するのが少し困難になる場合があります。ただし、シングルエンド方式のアプローチを使用すると、コンバータの入力におけるフルスケール電圧の値は、400mVpp（Vfs/2）または -3.97dBmになります。

ここで説明したように、フロントエンド抵抗ネットワークを使用して分圧回路を計算し、400mVpp（VFS/2）のフルスケール値を達成するために必要な損失を把握します。

Radc/2 = 50Ω とRsは、抵抗分圧回路を形成します

この回路は、RsとRtにシングルエンド電圧入力を供給しますここで、バラン出力でのシングルエンド電圧を計算します、または

このシングルエンド電圧を差動電圧または2×Vbもしくは1.13V=Vdiffboにすることができます。バラン出力電力は次のようになります。

ここからが興味深いところですが、検討中のバランのデータシートを参照するか、最も近い位置にある4ポートベクトルネットワークアナライザでバランを測定して、SDS21の測定を行います。これにより、シングルエンドから差動への測定が可能になり、バラン全体に対する正しい挿入損失が得られます。この例では、BAL-0009SMGを測定すると、1GHzで4.2dBの損失が得られます。図 4-2 を参照してください。

バランの出力で検出された出力電力にバラン損失（抵抗性ネットワーク損失）を追加することで、入力ドライブの値が次のように決まります：2.06 + 4.2または+6.26dBm+6.26dBmは、バランの1次側にあるアナログ入力信号をADCのフルスケールレンジまで駆動するために必要な入力振幅です。

したがって、上から下までの合計損失は6.26 + 0.97、または7.26dBmの損失です。フルスケールの値を得るためのPadc方程式（結果は、-0.97dBm）を覚えていますか？その結果を加味して、ADCの0dBフルスケールを実現します。

NFに関する簡単なメモ：アナログレシーバチェーンを設計する場合、バランとフロントエンドネットワークでの損失も考慮に入れます。この場合、NFを加味すると、損失（6.26dBm）が得られ、この値は、デフォルトのフルスケール値である800mVppに対して、1.3Vppになります。つまり、レシーバシグナルチェーンにおける20×log（1.3/0.8）= 4.22dBの追加NFを意味します。

別のアプローチによる考察：ADC12DJ5200RF評価基板を使用してラボで測定を実施。シグナルジェネレータを使用して、コンバータが1GHzでほぼフルスケールの値になるように出力レベルを調整します。この場合の入力フルスケール値はシグナルジェネレータの読み取り値から+6.3 dBmとなりました。バランのばらつきとケーブル/コネクタの損失によって、多少の違いが生じる可能性があるのでご注意ください。図 4-3 を参照してください。